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光學(xué)經(jīng)緯儀的分類有哪些
光學(xué)經(jīng)緯儀的分類有哪些
按物理特性劃分，經(jīng)緯儀經(jīng)歷了機械型、光學(xué)機械型和集光、機、電及微電子技術(shù)于一體的智能型三個發(fā)展階段，各階段的標(biāo)志性產(chǎn)品分別為游標(biāo)經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀，目前主要使用的是光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀。光學(xué)經(jīng)緯儀利用集合光學(xué)的放大、反射、折射等原理進行度盤讀數(shù)；電子經(jīng)緯儀利用的物理光學(xué)、電子學(xué)和光電轉(zhuǎn)換等原理顯示度盤讀數(shù)，電子經(jīng)緯儀是現(xiàn)代高科技高度集成的產(chǎn)品。
游標(biāo)經(jīng)緯儀
水平度盤、堅直度盤以及游標(biāo)盤都由金屬制成，利用游標(biāo)尺讀取度盤上不滿一整分劃的讀數(shù)。在水平度盤和游標(biāo)盤上，都設(shè)有制動和微動螺旋，使兩個圓盤都能轉(zhuǎn)動，以便用復(fù)測法(見水平角測量)觀測水平角，因此游標(biāo)經(jīng)緯儀屬于復(fù)測經(jīng)緯儀。
光學(xué)經(jīng)緯儀
水平度盤和堅直度盤均用光學(xué)玻璃制成。讀數(shù)設(shè)備由比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)組成。通過讀數(shù)系統(tǒng)，把兩個度盤的分劃影象或度盤對徑分劃影象呈現(xiàn)在同一讀數(shù)顯微鏡內(nèi)。其測角設(shè)備的測微方式有顯微帶尺光學(xué)測微器，單玻璃平板光學(xué)測微器和符合讀數(shù)光學(xué)測微器等。光學(xué)經(jīng)緯儀的讀數(shù)顯微鏡就在望遠鏡的目鏡旁邊，便于觀測者讀數(shù)。近年光學(xué)經(jīng)緯儀的光學(xué)系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)有很大改進，例如采用正象望遠鏡;快調(diào)焦、慢調(diào)焦機構(gòu)；同軸制動微動機構(gòu)；度盤讀數(shù)數(shù)字化;用帶有分劃尺的讀數(shù)顯微鏡；兩個度盤影象呈現(xiàn)不同顏色;粗、精配置度盤機構(gòu)以及豎盤指標(biāo)自動歸零裝置等。
電子經(jīng)緯儀
測角設(shè)備采用了編碼度盤、光柵度盤、電柵度盤或記時測角度盤，實現(xiàn)了電子數(shù)字化自動測角。
(1)編碼度盤是刻有編碼的圓形玻璃度盤。編碼圖形是由一組排列在度盤上具有相鄰的透明區(qū)和不透明區(qū)的同心圓所組成。在每一圈碼道的一邊安放光源，另一邊裝有硅光電池或光電二極管。光源發(fā)射的光線，在透明區(qū)光線可通過，被光電二極管接收，有電流產(chǎn)生為“1"；在不透明區(qū)光線被遮住，無電流產(chǎn)生為“0"。于是，觀測角度就能夠通過所有碼道上的讀數(shù)頭測量，以二進制形式輸入微處理機處理后用十進制數(shù)字輸出。由于采用編碼圖形形式不同，分為二進制碼、循環(huán)碼(格雷碼)和矩陣碼。二進制碼和循環(huán)碼的碼道數(shù)等于輸出二進制的位數(shù)，位數(shù)越高，碼道的圈數(shù)就越多，碼道上排列的光電二極管就越多，但這將受到電子經(jīng)緯儀外形尺寸的限制。為了克服這一缺點，采用測微裝置來提高測角系統(tǒng)的分辨率。
(2) 光柵度盤是在玻璃度盤表面上刻制許多均勻分布的透明和不透明的等寬度間隔的柵線的圓分度元件。電子經(jīng)緯儀上用的光柵度盤的柵線都是輻射狀的直線。當(dāng)兩塊光柵度盤面對面疊合，并使它們的柵線有微小交角時，就可以看到明暗相間的粗條紋，稱為莫爾條紋。當(dāng)光柵相對于固定光柵轉(zhuǎn)動時，莫爾條紋沿著角平分線由里向外移動，莫爾條紋通過某參考點的數(shù)目和速度與光柵線通過該點的數(shù)目和速度相應(yīng)。因此，測量莫爾條紋移過的條紋數(shù)目即可知道光柵的移動距離(轉(zhuǎn)角)。光柵度盤實際上是一個增量編碼器，它也采用測微裝置來提高測角系統(tǒng)的分辨率。
(3)電柵度盤是一種用于測量角度位移的傳感器，利用兩個平面繞組的互感隨角度位移而變化的原理制造的。它不需要光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單。它具有純正弦交流工作狀態(tài)，可以應(yīng)用成熟的測相技術(shù)進行高倍數(shù)電子細(xì)分。
(4)計時測角度盤是通過測量兩個“時間"標(biāo)志的間隔來測量角度。在計時測角裝置內(nèi)，有一個恒速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和一個測量轉(zhuǎn)角α所需時間t的測時系統(tǒng)。恒速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由石英振蕩器分頻控制的同步電機驅(qū)動，測時系統(tǒng)也用石英振蕩器分頻獲得時間基準(zhǔn)。